太陽(yáng)能電池發(fā)電－前途無(wú)量的市場(chǎng)

陶　然

歷史沿革

回顧人類能源消費(fèi)的歷史，大約經(jīng)過(guò)了木/水/風(fēng)－煤－石油3大階段，現(xiàn)在正向利用太陽(yáng)能源邁進(jìn)。

太陽(yáng)能電池發(fā)明于50年前，經(jīng)歷了曲折的發(fā)展過(guò)程，大約可分為3個(gè)時(shí)期：(1)黎明期(上世紀(jì)50年代80年代)轉(zhuǎn)換效率低下，價(jià)格昂貴，主要用作衛(wèi)星、燈塔和電子計(jì)算器等的電源－(2)成長(zhǎng)期(1990－2000年)－效率提高，應(yīng)用進(jìn)入家庭和大樓；(3)擴(kuò)大期(2000年－現(xiàn)在)－太陽(yáng)能電池向全球擴(kuò)展。

太陽(yáng)能電池利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)，稱為量子效應(yīng)，是一種具有半永久性的發(fā)電現(xiàn)象。太陽(yáng)能取之不盡，且是清潔能源，沒(méi)有噪聲，而且不排放二氧化碳。構(gòu)成太陽(yáng)能電池的材料主要是硅，在地球上是第二多的化學(xué)元素，資源豐富。電池產(chǎn)品發(fā)電量可大可小，從1W到1MW，效率基本不變。

太陽(yáng)能電池經(jīng)過(guò)sos的發(fā)展，進(jìn)步很大。硅系列太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率已提高了4到10倍，成本降低了100倍，壽命超過(guò)20年，世界市場(chǎng)達(dá)到了100億美元的規(guī)模。

市場(chǎng)發(fā)展

太陽(yáng)能電池使用的材料正在逐漸增加，但今天結(jié)晶硅仍獨(dú)占使用材料的90％。多晶硅太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為14％－18％，單晶硅好些，達(dá)到16％－20％。隨著硅原料價(jià)格高揚(yáng)、供應(yīng)不足，加上對(duì)高效率的追求，業(yè)界正在開發(fā)減少硅原料使用量的新技術(shù)。

另外，太陽(yáng)能電池使用原料還有化合物半導(dǎo)體，較常見(jiàn)的有不用硅的CIGS(Cu－In－Ga－Se)、CdTe等，最近有機(jī)半導(dǎo)體也加入了這一行列(表1)，此外，還有透鏡和組合集光等方式。

世界太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)近年走上快速發(fā)展道，進(jìn)入企業(yè)不斷增多，特別是半導(dǎo)體企業(yè)包括業(yè)界巨頭Intel、IBM，德國(guó)QLrnonda等都有行動(dòng)，據(jù)稱2010年太陽(yáng)電池投資即將達(dá)到半導(dǎo)體同等的水平。

據(jù)IEA報(bào)道，1993年世界太陽(yáng)能電池市場(chǎng)還僅有26MW規(guī)模，1999年即達(dá)約124MW，增長(zhǎng)了3倍。此后，2005年便超過(guò)GW大關(guān)，預(yù)期2010年可達(dá)5GW。但這一數(shù)據(jù)時(shí)間較早，也不太完整，另?yè)?jù)美國(guó)ICKnowledge公司新近報(bào)道，世界太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)能力2007年即達(dá)6.5GW，2012年可達(dá)28.3GW，5年的年均增長(zhǎng)率為34.2％。

又據(jù)日本《半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)新聞》的數(shù)據(jù)稱，近幾年世界太陽(yáng)電池的生產(chǎn)能力持續(xù)翻番，2007年的生產(chǎn)能力為3.7GW，2010年可望達(dá)10GW。再有美國(guó)Lux Research公司報(bào)告顯示，2008年世界太陽(yáng)能電池市場(chǎng)為4.9GW，近年將以每年48％的速度增長(zhǎng)，2013年達(dá)23GW，同期銷售值從334億美元成長(zhǎng)到1004億美元，年均增長(zhǎng)率24.6％，原因是價(jià)格下降。雖然上述數(shù)據(jù)來(lái)源不同，有所差別，但是我們從中可以看出巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

日本矢野經(jīng)濟(jì)研究所報(bào)告，世界能源半導(dǎo)體市場(chǎng)2006年突破了100億美元，到2011年將超過(guò)200億美元。

薄膜太陽(yáng)能電池是比現(xiàn)行主流單晶硅/多晶硅太陽(yáng)電池薄1/10－100的一種非常薄的產(chǎn)品，因此可減輕原料不足的問(wèn)題。同時(shí)，薄膜太陽(yáng)能電池可下降成本，減少體重，并可制作在柔性基板上，易于進(jìn)入家庭而人氣大旺。

美國(guó)NanoMarkets公司預(yù)測(cè)，2015年世界薄膜太陽(yáng)能電池生產(chǎn)電力可達(dá)26MW，占太陽(yáng)能電池總發(fā)電力的一半，銷售值超過(guò)200億美元。CdTe薄膜太陽(yáng)能電池2015年銷售值達(dá)87億美元，該半導(dǎo)體的優(yōu)點(diǎn)是光吸收系數(shù)和能帶隙都高，原先擔(dān)心的環(huán)保問(wèn)題現(xiàn)在看來(lái)也很小，是有前途的產(chǎn)品。CIS/CIGS太陽(yáng)能電池盡管存在價(jià)格高和制作困難等問(wèn)題，但具有比硅材料節(jié)省原料、壽命長(zhǎng)、發(fā)光效率高等優(yōu)勢(shì)。預(yù)期2015年銷售值也可達(dá)到50億美元。

未來(lái)開拓

太陽(yáng)能電池上世紀(jì)50年代發(fā)明于美國(guó)，由于價(jià)格過(guò)高，常人根本無(wú)法使用，70年代以石油危機(jī)為契機(jī)，從日本的Sunshine計(jì)劃開始，各國(guó)相繼制定國(guó)家計(jì)劃，不斷為降低成本而苦苦奮斗。上世紀(jì)80年代日本廠商率先將太陽(yáng)能電池用于電子計(jì)算器，90年代研制出轉(zhuǎn)換效率超過(guò)10％的太陽(yáng)能電池模塊，成本也有一定下降，1992年完備了法制之后，太陽(yáng)能電池板便出現(xiàn)在了私人住宅的屋頂上。但直到現(xiàn)在，大約1個(gè)3kW的系統(tǒng)仍需2萬(wàn)美元，價(jià)格依然不菲，難于推廣。

因此，各國(guó)政府為推廣使用都須有促進(jìn)計(jì)劃，制訂優(yōu)惠政策(包括經(jīng)營(yíng)電力公司稅收優(yōu)免)至關(guān)重要。同時(shí)以此來(lái)推動(dòng)生產(chǎn)，降低制造成本，以便大量普及。從技術(shù)層面說(shuō)，一要使太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率再提高4－10倍，二要成本再降百倍，三要提高使用壽命，從20年到50到100年。

世界太陽(yáng)能電池生產(chǎn)集生產(chǎn)最多的國(guó)家，2004年的產(chǎn)量獨(dú)占世界半壁江山，2007年在歐美競(jìng)爭(zhēng)、亞洲各國(guó)相繼崛起之后，日本產(chǎn)量下降。

據(jù)估計(jì)，世界目前已有近200家公司生產(chǎn)太陽(yáng)能電池，但生產(chǎn)設(shè)備廠主要在日企之手。近年韓國(guó)三星、LG都表示了積極參與的愿望，中國(guó)海峽兩岸同樣十分熱心。據(jù)報(bào)道，我國(guó)臺(tái)灣2008年結(jié)晶硅太陽(yáng)能電池生產(chǎn)能力達(dá)2.2GW，以后將以每年1GW生產(chǎn)能力擴(kuò)大，當(dāng)年并開始生產(chǎn)薄膜太陽(yáng)能電池，今年將大力增強(qiáng)，臺(tái)灣期待向歐洲“太陽(yáng)能電池大國(guó)”看齊。2010年各國(guó)及地區(qū)有1GW以上生產(chǎn)計(jì)劃的太陽(yáng)能電池廠商有日本Sharp，德國(guó)Q·Cells，SchottSolar，挪威RWESolar，中國(guó)Suntech Power等5家公司，其余7家500MW以上生產(chǎn)能力的公司列于。

近年世界太陽(yáng)能電池市場(chǎng)高歌猛進(jìn)，一片大好，但百年不遇的金融風(fēng)暴帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)危機(jī)，同樣是壓在太陽(yáng)能電池市場(chǎng)頭上的一片烏云，主要企業(yè)如德國(guó)Q－Cells的業(yè)績(jī)應(yīng)聲下調(diào)。預(yù)年今年世界太陽(yáng)電地市場(chǎng)也會(huì)因需求疲軟、石油價(jià)格下降而競(jìng)爭(zhēng)力反提升等不利因素而下挫。但與此同時(shí)，人們也看到美國(guó)奧巴馬上臺(tái)后即將施行Green New Deal政策，包括其內(nèi)的綠色能源計(jì)劃可有1500億美元的補(bǔ)助資金，日本也將推行補(bǔ)助金制度來(lái)繼續(xù)普及太陽(yáng)能電池的應(yīng)用。

展望未來(lái)，困難只是暫時(shí)的，太陽(yáng)能電池作為可再生能源必將大放異彩，榮景可期，這是大勢(shì)所趨，無(wú)可違抗的。中在日、美、歐之手。日本是生產(chǎn)最多的國(guó)家，2004年的產(chǎn)量獨(dú)占世界半壁江山，2007年在歐美競(jìng)爭(zhēng)、亞洲各國(guó)相繼崛起之后，日本產(chǎn)量下降。

據(jù)估計(jì)，世界目前已有近200家公司生產(chǎn)太陽(yáng)能電池，但生產(chǎn)設(shè)備廠主要在日企之手。近年韓國(guó)三星、LG都表示了積極參與的愿望，中國(guó)海峽兩岸同樣十分熱心。據(jù)報(bào)道，我國(guó)臺(tái)灣2008年結(jié)晶硅太陽(yáng)能電池生產(chǎn)能力達(dá)2.2GW，以后將以每年1GW生產(chǎn)能力擴(kuò)大，當(dāng)年并開始生產(chǎn)薄膜太陽(yáng)能電池，今年將大力增強(qiáng)，臺(tái)灣期待向歐洲“太陽(yáng)能電池大國(guó)”看齊。2010年各國(guó)及地區(qū)有1GW以上生產(chǎn)計(jì)

劃的太陽(yáng)能電池廠商有日本Sharp，德國(guó)Q·Cells，SchottSolar，挪威RWESolar，中國(guó)Suntech Power等5家公司，其余7家500MW以上生產(chǎn)能力的公司列于。

近年世界太陽(yáng)能電池市場(chǎng)高歌猛進(jìn)，一片大好，但百年不遇的金融風(fēng)暴帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)危機(jī)，同樣是壓在太陽(yáng)能電池市場(chǎng)頭上的一片烏云，主要企業(yè)如德國(guó)Q－Cells的業(yè)績(jī)應(yīng)聲下調(diào)。預(yù)年今年世界太陽(yáng)電地市場(chǎng)也會(huì)因需求疲軟、石油價(jià)格下降而競(jìng)爭(zhēng)力反提升等不利因素而下挫。但與此同時(shí)，人們也看到美國(guó)奧巴馬上臺(tái)后即將施行Green New Deal政策，包括其內(nèi)的綠色能源計(jì)劃可有1500億美元的補(bǔ)助資金，日本也將推行補(bǔ)助金制度來(lái)繼續(xù)普及太陽(yáng)能電池的應(yīng)用。

展望未來(lái)，困難只是暫時(shí)的，太陽(yáng)能電池作為可再生能源必將大放異彩，榮景可期，這是大勢(shì)所趨，無(wú)可違抗的。中在日、美、歐之手。日本是生產(chǎn)最多的國(guó)家，2004年的產(chǎn)量獨(dú)占世界半壁江山，2007年在歐美競(jìng)爭(zhēng)、亞洲各國(guó)相繼崛起之后，日本產(chǎn)量下降。

據(jù)估計(jì)，世界目前已有近200家公司生產(chǎn)太陽(yáng)能電池，但生產(chǎn)設(shè)備廠主要在日企之手。近年韓國(guó)三星、LG都表示了積極參與的愿望，中國(guó)海峽兩岸同樣十分熱心。據(jù)報(bào)道，我國(guó)臺(tái)灣2008年結(jié)晶硅太陽(yáng)能電池生產(chǎn)能力達(dá)2.2GW，以后將以每年1GW生產(chǎn)能力擴(kuò)大，當(dāng)年并開始生產(chǎn)薄膜太陽(yáng)能電池，今年將大力增強(qiáng)，臺(tái)灣期待向歐洲“太陽(yáng)能電池大國(guó)”看齊。2010年各國(guó)及地區(qū)有1GW以上生產(chǎn)計(jì)劃的太陽(yáng)能電池廠商有日本Sharp，德國(guó)Q－Cells，SchottSolar，挪威RWESolar，中國(guó)Suntech Power等5家公司，其余7家500MW以上生產(chǎn)能力的公司。

近年世界太陽(yáng)能電池市場(chǎng)高歌猛進(jìn)，一片大好，但百年不遇的金融風(fēng)暴帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)危機(jī)，同樣是壓在太陽(yáng)能電池市場(chǎng)頭上的一片烏云，主要企業(yè)如德國(guó)Q－Cells的業(yè)績(jī)應(yīng)聲下調(diào)。預(yù)年今年世界太陽(yáng)電地市場(chǎng)也會(huì)因需求疲軟、石油價(jià)格下降而競(jìng)爭(zhēng)力反提升等不利因素而下挫。但與此同時(shí)，人們也看到美國(guó)奧巴馬上臺(tái)后即將施行Green New Deal政策，包括其內(nèi)的綠色能源計(jì)劃可有1500億美元的補(bǔ)助資金，日本也將推行補(bǔ)助金制度來(lái)繼續(xù)普及太陽(yáng)能電池的應(yīng)用。

展望未來(lái)，困難只是暫時(shí)的，太陽(yáng)能電池作為可再生能源必將大放異彩，榮景可期，這是大勢(shì)所趨，無(wú)可違抗的。